Метеостанция на Arduino: соберите в симуляторе за вечер

Состав: три компонента и одна общая шина

DHT22 держит температуру и влажность на своём однопроводном протоколе: данные на D2, питание 5 В, подтяжка 10 кОм между VCC и линией данных (на модулях уже стоит). BMP280 меряет атмосферное давление по I2C: SDA на A4, SCL на A5, адрес 0x76. LCD 1602 с I2C-переходником висит на той же паре A4/A5 — у него адрес другой, 0x27, и шина разводит устройства по адресам сама. В этом вся прелесть I2C для метеостанции: два устройства на двух проводах. Токи скромные: DHT22 берёт около 1,5 мА при опросе, BMP280 — меньше миллиампера, львиную долю съедает подсветка дисплея, 20-30 мА. Вся станция — 30-40 мА, и любой USB-порт или повербанк её тянет.

Прогноз по давлению: пороги, которые реально работают

Барометр прогнозирует не погоду, а её смену: давление падает — пришёл циклон, растёт — уходит. Рабочие пороги такие: минус 3-4 гПа за три часа — с высокой вероятностью осадки; плюс столько же — прояснение; ровное плато в районе нормы (в средней полосе 1010-1020 гПа) — погода стоит. Скетч ниже сравнивает текущее давление с запомненным при старте: для учебного стенда этого достаточно, а в связке с часами разность можно считать честно, за трёхчасовое окно — как добавить DS3231, показывает урок про часы на RTC.

Скетч: DHT22 и BMP280 с выводом на LCD 1602 I2C

В симуляторе соберите стенд из трёх карточек палитры «Макетка»: «Датчик DHT11/DHT22» на пин D2, «Барометр BMP280» и «LCD 1602» на I2C. Код один и тот же для браузера и реальной платы: ползунки двигаются — readTemperature(), readHumidity() и readPressure() возвращают ровно их значения, дисплею всё равно, откуда пришли цифры.

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <DHT.h>
#include <Adafruit_BMP280.h>
 
DHT dht(2, DHT22);                  // данные DHT22 — на пин D2
Adafruit_BMP280 bmp;                // I2C: A4=SDA, A5=SCL, адрес 0x76
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); // дисплей на той же шине
 
float pStart = 1013.0;              // давление при старте — точка отсчёта
unsigned long tLast = 0;
 
void setup() {
  dht.begin();
  bmp.begin();
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  pStart = bmp.readPressure() / 100.0;  // Па -> гПа
}
 
void loop() {
  if (millis() - tLast < 5000) return;  // опрос раз в 5 с
  tLast = millis();
 
  float t  = dht.readTemperature();       // °C
  float h  = dht.readHumidity();          // %
  float p  = bmp.readPressure() / 100.0;  // гПа
  float dp = p - pStart;                  // уход давления от старта
 
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print(t, 1); lcd.print("C "); lcd.print(h, 0); lcd.print("%");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(p, 0); lcd.print("hPa ");
  if (dp < -3)     lcd.print("DOZHD");   // упало — жди фронта
  else if (dp > 3) lcd.print("YASNO");   // растёт — проясняется
  else             lcd.print("RAVNO");   // плато — погода стоит
}

Два нюанса из практики. Опрашивать DHT22 чаще, чем раз в две секунды, бессмысленно: датчик не успевает пересчитать показания, и вы читаете одно и то же число. А вот BMP280 можно дёргать хоть каждый оборот loop(). В симуляторе двигайте ползунок давления вниз на 4-5 гПа — через пять секунд вторая строка дисплея сменится на DOZHD: прогноз пересчитался без вашего участия.

Проверка в симуляторе: пять минут по шагам

• Откройте симулятор и возьмите в палитре «Макетка» три карточки: «Датчик DHT11/DHT22» (пин D2), «Барометр BMP280» и «LCD 1602» — барометр и дисплей живут на I2C-пинах A4/A5, ползунки карточек читаются скетчем напрямую.
• Вставьте скетч из раздела выше и запустите: на дисплее появятся значения из ползунков — сначала стандартные 22 °C, 40 % и 1013 гПа.
• Крутите ползунок давления вниз на 5 гПа: через пять секунд вторая строка экрана сменится на DOZHD — прогноз пересчитался без правок кода.
• Верните ползунок на место: вернётся RAVNO, и вы увидите, что логика держит плато ровно, без дрожи между состояниями — тот же тест на живой плате делают, подышав на датчик.

Полный вечер на макетку не нужен: откройте симулятор, соберите три компонента из палитры «Макетка» и погоняйте ползунки — станция отвечает в реальном времени. Пара к станции: датчик уровня воды в роли дождемера и урок про метеостанцию DHT с BMP280, где к показаниям добавляется лог на SD-карту.

Частые вопросы